密植条件下一次性施肥对春玉米干物质及养分利用效率的影响

殷建军，张小娟，郭凤琴，郭庆瑞

（山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西大同037008）

密植条件下一次性施肥对春玉米干物质及养分利用效率的影响

殷建军，张小娟，郭凤琴，郭庆瑞

（山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西大同037008）

通过田间试验，研究了一次性施肥方式对晋北地区春玉米干物质及养分利用效率的影响。结果表明，一次性施肥方式与农民常规施肥方式相比，产量差异不显著，但经济效益相对提高；一次性施肥增加了晋北地区春玉米干物质积累速率，对整个生育期干物质积累并无影响；一次性施肥促进了氮、磷养分的吸收和利用速率。综合分析认为，晋单85号春玉米品种在晋北地区适宜一次性施肥种植。

一次性施肥；春玉米；干物质积累；养分积累

玉米学名玉蜀黍，属于禾本科玉米属（Zea mays L.），是世界上重要的粮食作物之一，种植面积和总产量仅次于水稻，位居第2，而单位面积产量则居谷类作物之首。在我国，玉米经过400多年的栽培，其已经成为第二大粮食作物，常年播种面积在0.27亿hm2左右，年玉米产量稳定在1.6亿t左右[1]，玉米不但是谷实类饲料的主体，而且也是我国主要的能量饲料，已成为粮食、饲料兼用作物，在国民经济和人民生活中占有愈来愈重要的地位。山西北部属于北方春玉米区，玉米是该区的优势作物，种植面积大，但其产业发展水平滞后于东北春玉米区，造成产需矛盾进一步拉大，而提高玉米单产和总产水平是缓解区域产需矛盾、保障国家粮食安全的根本途径[2]。由于玉米属于群体条件下的生产，密度是影响玉米籽粒产量的重要因素之一[3]，有研究表明，产量构成因子对玉米产量的影响程度为单位面积穗数＞穗粒数＞千粒质量[3-4]，因此，众多国内外学者把选择紧凑型耐密品种来增大群体密度作为获得增产的关键栽培手段[5-6]。同时，在目前的生产力水平下，肥料作为增产的关键措施之一，对玉米增产的贡献率达到了40%以上[7-8]，但随着肥料施用量的不当增加，养分利用效率不但逐渐降低，而且使土壤的负荷加重。此外，由于当前劳动力成本不断提高，玉米一次性施肥已成为一种趋势[2]。在东北春玉米区[9]和黄淮海夏玉米区[10]，针对一次性施肥方式对玉米产量、养分效应的影响研究较多，高强等[11]调查发现，吉林省一次性施肥的玉米栽培面积占到该省总面积的62%；王宜伦等[12]研究表明，一次性施肥有利于籽粒灌浆，并能提高产量和主要养分的利用效率，而高强等[11]的研究观点与之相反，并指出玉米产量降低的原因可能是由于土壤、肥料类型等因素的差异。因此，一次性施肥方式及其对玉米产量及养分吸收利用规律的影响仍有待深入地研究。

本试验在山西北部春玉米区，结合该区域玉米种植特点，在玉米密植条件下开展一次性施肥方式对干物质及矿质营养元素积累与分配的研究，旨在了解一次性施肥对晋北地区春玉米干物质和养分吸收利用的规律，以期为春玉米简化施肥和制定玉米高产栽培管理措施提供理论参考和支持。

1 材料和方法

1.1 供试材料

根据近年在山西地区品种推广及应用现状，选择晋单85号耐密型春玉米品种为试验材料，该品种由山西省农业科学院高寒区作物研究所提供。

1.2 试验地概况

试验地位于山西省朔州市毛家皂试验基地，地处东经112°34′～114°44′，北纬39°03′～40°48′，年平均降雨量为450 mm左右，年总积温2 250℃左右。播前进行春耕，精细耙耱。试验区土壤类型为轻壤偏沙，经测定，土壤容重为1.53 g/cm3，pH值8.42，有机质为13.93 g/kg，全氮为0.92 g/kg，速效钾为60.34 mg/kg，有效磷为5.64 mg/kg。

1.3 试验设计

试验于2015年5—10月进行，5月20日播种，10月9日收获。试验设3个处理：处理1.不施肥（S0），全生育期不施任何肥料；处理2.常规施肥（SCK），播前施三元复合肥，氮、磷（复合肥总养分含量为45%，N-P2O5-K2O比例为15-15-15）的施入量均为200 kg/hm2；拔节期追施三元复合肥，氮、磷的施入量为115 kg/hm2，大口期追施尿素（含N46%），氮的施入量为108 kg/hm2；处理3.一次性施肥（S1），于播前整地时一次性施入复合肥735.0 kg/hm2（复合肥总养分含量为45%，N-P2O5-K2O比例为15-15-15）。

试验采用随机区组设计，小区面积为150 m2（15 m×10 m），重复3次。在山西朔州地区，因生态因子的制约，当玉米田间种植密度达6.0万株/hm2时，在当地已属高密度种植。因此，在本试验中，采用人工条播，田间种植密度设为6.25万株/hm2，行距60 cm。试验取样分别于拔节期（R1）、开花期（R2）和完熟期（R3）进行。取样时，每小区选取长势一致的植株5株，测定地上干物质积累量、根系干质量、穗数、千粒质量、籽粒产量、氮（磷）含量等指标。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 干物质积累量 将地上部分刈割，按照叶片、茎秆、籽粒分别称质量后，105℃杀青15 min，于80℃烘至恒质量，计算地上部分干物质积累量。

1.4.2 根系干质量 采用土壤剖面法，取样深度为2 m，将根系挖出后装入网袋冲洗干净后，置于80℃烘箱中烘至恒质量，测定根系干质量。

1.4.3 单穗粒数 成熟期，在小区中间行连续取20个果穗，计数每个果穗的粒数，取其平均值。

1.4.4 千粒质量 收获后，测定鲜千粒质量，重复3次，然后将其平均值折算为14%含水率下的千粒质量。

千粒质量（g，14%含水率）＝平均千粒质量实测值×（1-测定籽粒含水率）/（1-14%）。

1.4.5 籽粒产量 取样面积为15 m2，重复3次，收获、脱粒并晒干至籽粒含水率约为14%时，测定收获的籽粒产量，后折算成每公顷收获的籽粒产量。

1.4.6 氮（磷）素吸收率 将称质量后的各器官分别粉碎，采用H2SO4－H2O2半微量定氮法测定全氮、全磷含量[13]。

氮（磷）素吸收效率（NUPE，kg/kg）＝植株地上部N（P2O5）素累积量/施N（P2O5）量；氮（磷）收获指数（HI）＝玉米籽粒含N（P2O5）量/玉米地上部植株总吸N（P2O5）量×100%；氮肥（磷肥或钾肥）偏生产力（PFP，kg/kg）＝籽粒产量（kg/hm2）/施纯N（P2O5）量（kg/hm2）。

1.5 数据处理

运用统计软件Excel和SPSS 18.0进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 施肥方式对密植条件下春玉米产量的影响

对不同施肥方式下春玉米产量及其相关构成因子进行方差分析，结果表明，穗行数、行粒数和穗粒数的变化趋势基本一致，常规施肥方式（SCK）与不施肥（S0）和一次性施肥（S1）间差异显著（P＜0.05），不施肥（S0）与一次性施肥（S1）间差异不显著；与常规施肥（SCK）相比，一次性施肥（S1）的千粒质量明显提高，且差异达到显著水平（P＜0.05）；施肥对籽粒产量有显著提高，常规施肥（SCK）和一次性施肥（S1）分别较不施肥（S0）产量提高23.5%和25.6%，常规施肥（SCK）和一次性施肥（S1）产量间差异不显著；按玉米市场售价1 600元/t计算，不施肥（S0）、常规施肥（SCK）和一次性施肥（S1）产生的经济效益分别是16 995，22 368，21 984元/hm2，若减去化肥费用及追施肥用工费，则一次性施肥产生的经济效益明显优于常规施肥（表1）。

表1 施肥方式对密植条件下春玉米产量及其构成因子的影响

2.2 施肥方式对密植条件下春玉米干物质积累的影响

表2对不同施肥方式下春玉米干物质积累量进行了方差分析，结果表明，在3个不同生长时期（开花期、拔节期和完熟期）干物质积累量均以一次性施肥（S1）处理最高，与其余2个处理间差异显著（P＜0.05）；开花后干物质积累量也以一次性施肥（S1）处理的最高（P＜0.05），说明开花后春玉米干物质积累速率加快，以致成熟期S1处理对春玉米干物质积累量并无影响。

表2 施肥方式对密植条件下春玉米干物质积累量的影响

2.3 施肥方式对密植条件下春玉米养分吸收特性的影响

从图1可以看出，不同处理下随春玉米生长发育期的推进，植株氮素积累量逐渐增加，3种处理在不同生育期的变化趋势一致，一次性施肥（S1）与不施肥（S0）、常规施肥（SCK）二者间差异均显著（P＜0.05）。

由图2可知，不同处理下随春玉米生长发育期的推进，植株磷素积累量逐渐增加；在玉米拔节期，与不施肥（S0）相比，一次性施肥（S1）和常规施肥（SCK）积累量明显较高，且差异显著（P＜0.05），但一次性施肥（S1）与常规施肥（SCK）间差异不显著；随着生育期的推进，至开花期和完熟期，3个处理间差异显著（P＜0.05），均以一次性施肥（S1）积累量最高。

2.5 施肥方式对密植条件下春玉米养分利用效率的影响

表3 施肥方式对密植条件下春玉米养分利用效率的影响

从表3可以看出，一次性施肥（S1）处理下氮、磷的吸收效率和偏生产力均显著高于不施肥（S0）、常规施肥（SCK），其中，一次性施肥（S1）的氮吸收效率分别是不施肥（S0）、常规施肥（SCK）的1.29倍和1.15倍，一次性施肥（S1）的磷吸收效率分别是不施肥（S0）、常规施肥（SCK）的1.30倍和1.11倍；氮、磷的收获指数3种处理下均无显著差异；氮、磷偏生产力则以一次性施肥（S1）的最高，且与其他处理间差异显著。

3 讨论与结论

干物质积累是玉米产量形成的基础，适宜的肥料配比和施肥方式可提高玉米干物质积累[14-15]。相关研究表明，提高玉米生物产量，一方面可以通过建立高密度大群体，依靠群体结构性增产；另一方面要在密植条件下改善个体生理功能，依靠个体功能性增产[16-17]。在这2种手段中，前者可通过选育优良高密品种，增加种植密度来调控；后者可通过集成种植方式与营养配制，改善矿质营养供应来调节植株光合生理活性来调控。作物生物量的累积量与养分的积累有着密切关系，养分积累是生物量累积的基础，也是作物产量形成的基础[18-20]。在本试验条件下，一次性施肥加快了晋北地区春玉米干物质积累速率，对整个生育期干物质积累并无影响。同时，与常规施肥相比，还促进了氮、磷养分的吸收和利用速率。综合分析认为，晋单85号春玉米品种在晋北地区适宜一次性施肥种植，其余地区一次性施肥种植将有待进一步研究。

［1］张进京，杨才，尹江，等.冀北农业科普教材[M].北京：中国农业出版社，2011：1-15.

［2］展茗，赵明，刘永忠，等.湖北省玉米产需矛盾及提升玉米生产科技水平对策[J].湖北农业科学，2010，49（4）：802-806.

［3］王楷，王克如.密度对玉米产量（＞15 000 kg/hm2）及其产量构成因子的影响[J].中国农业科学，2012，45（16）：3437-3445.

［4］奠惠栋.种植密度和作物产量——产量和密度的数量关系及其分析[J].作物学报，1980，6（2）：65-75.

［5］赵松龄，李凤民，张大勇，等.作物生产是一个种群过程[J].生态学报，1997，17（1）：100-104.

［6］TOLLENAAR M，LEE E A.Yield potential，yield stability and stress tolerance in maize[J].Field Crops Research，2002，88：161-169.

［7］曾宪坤.中国化肥工业的现状与展望 [J].土壤学报，1995，32（2）：117-125.

［8］葛均筑，展茗.一次性施肥对长江中游春玉米产量及养分利用效率的影响[J].植物营养与肥料学报，2013，19（5）：1073-1082.

［9］战秀梅，李亭亭.不同施肥方式对春玉米产量、效益及氮素吸收和利用的影响[J].植物营养与肥料学报，2011，17（4）：861-868.

［10］王永军，王空军，董树亭.氮肥用量、时期对墨西哥玉米产量及饲用营养品质的影响[J].中国农业科学，2005，38（3）：492-497.

［11］高强，李德忠，黄立华，等.吉林玉米带玉米一次性施肥现状调查分析[J].吉林农业大学学报，2008，30（3）：301-305.

［12］王宜伦，李潮海.超高产夏玉米植株氮素积累特征及一次性施肥效果研究[J].中国农业科学，2010，43（15）：3151-3158.

［13］齐文增，陈晓璐，刘鹏.超高产夏玉米干物质与氮、磷、钾养分积累与分配特点[J].植物营养与肥料学报，2013，19（1）：26-36.

［14］何萍，金继运，林葆，等.不同氮磷钾用量下春玉米生物产量及其组分动态与养分吸收模式研究 [J].植物营养与肥料学报，1998，4（2）：123-130.

［15］刘淑霞，吴海燕，赵兰坡，等.不同施钾量对玉米钾素吸收利用的影响研究[J].玉米科学，2008，16（4）：172-175.

［16］黄智鸿，王思远，包岩，等.超高产玉米品种干物质积累分配特点的研究[J].玉米科学，2007，15（3）：95-98.

［17］南镇武，刘树堂.长期定位施肥土壤硝态氮和铵态氮积累特征及其与玉米产量的关系[J].华北农学报，2016，31（2）：176-181.

［18］QI W Z，LIU H H，LIU P，et al.Morphological and physiological characteristics of corn roots from cultivars with different yield potentials[J].Eur J Agron，2012，38：54-63.

［19］冯云超，余志江，霍仕平，等.低氮对不同类型玉米品种籽粒产量与品质的影响[J].华北农学报，2016，31（S1）：381-387.

［20］郭彩霞，王永亮.不同管理模式对春玉米土壤硝态氮累积与氮素利用率的影响[J].华北农学报，2016，31（3）：191-197.

Effects of Single Basal Fertilization on Dry Matter and Nutrient Use Efficiencies of Spring Maize in the Dense Conditions

YINJianjun，ZHANGXiaojuan，GUOFengqin，GUOQingrui

（Institute ofCrops in High Latitude＆Cold Climate Area，Shanxi Academy ofAgricultural Sciences，Datong 037008，China）

Through field experiment,the effect of single basal fertilization on dry matter and nutrient use efficiency of spring maize in northern Shanxi was studied.The results showed that the yield difference was not significant,but the economic benefit was relatively improved compared with the conventional fertilization methods.Single basal fertilization increased the dry matter accumulation rate of spring maize in the north of Shanxi,and had no effect on dry matter accumulation during the whole growth period.At the same time,the absorption and utilization rate of nitrogen and phosphorus were also promoted by single basal fertilization.Comprehensive analysis shows that the suitable cultivation method ofsingle basal fertilization is suitable for planting in north ofShanxi province.

single basal fertilization;spring maize;dry matter accumulation;nutrient accumulation

S513.062

A

1002-2481（2017）03-0424-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.26

2016-11-07

山西省科技攻关项目（20150311002-1）

殷建军（1979-），男，山西朔州人，助理研究员，主要从事玉米栽培研究工作。张小娟为通信作者。